還元条件下における鉄セレン化合物の溶解度測定

Solubility measurement of iron-selenium compounds under reducing conditions

北村 暁  ; 柴田 雅博 ; 北尾 秀夫*

Kitamura, Akira; Shibata, Masahiro; Kitao, Hideo*

高レベル放射性廃棄物の地層処分の性能評価における重要元素のひとつであるセレン(Se)について、還元条件下・鉄共存系における化学挙動を調べた。地層処分環境下で溶解度を支配すると言われている二セレン化鉄(FeSe(cr))の精製を目的として、酸(0.1M および1M HCl)およびアルカリ(1M NaOH)による試薬の洗浄を行った。また、還元条件下(E$h(対標準水素電極):-0.4$sim$0$V)・アルカリ性水溶液(pH:1113)中においてFeSe2(cr)の溶解度測定を行い、固液の平衡反応の熱力学データの取得を行った。得られた溶解度のpHおよび酸化還元電位(E$h:(対標準水素電極)の結果は、本試験条件では溶解度を支配するのはFeSe$ではなくSe(cr)であり、溶存化学種をSeO2-とすることで、もっともよく解釈されることを示した。このときのイオン強度0における平衡定数を決定するとともに、既存の熱力学データとの比較を行い、地層処分環境下におけるSeの化学挙動について論じた。

Chemical behavior of selenium(Se), which was one of the important elements for performance assessment of geological disposal of high-level radioactive waste, was investigated under reducing and iron-containing conditions. A washing method for an iron diselenide(FeSe(cr)) reagent with acidic and basic solutions (0.1 and 1 M HCl and 1 M NaOH) was carried out for the purification of FeSe reagent, which was considered to be a solubility limiting solid for Se under the geological disposal conditions. Furthermore, solubility of FeSe(cr) was measured in alkaline solution (pH: 11 - 13) under reducing conditions (E vs SHE: -0.4 - O V), and thermodynamic data on equilibrium reactions between Se in solution and Se precipitate were obtained. The dependencies of solubility values on pH and redox potential (Eh: vs. standard hydrogen electrode) were best interpreted that the solubility limiting solid was not FeSe(cr) but Se(cr) and the aqueous species was SeO in the present experimental conditions. The equilibrium constant between Se(cr) and SeO at zero ionic strength was determined and compared with literature values. The chemical behavior of Se under geological disposal conditions was discussed.